Свайный фундамент – характеристики, классификация и особенности устройства

Этапы строительства свайно-ростверкового фундамента

Пошаговая инструкция по созданию основания дома несложна, но требует тщательного изучения. Работы начинают с подготовки участка, удаления мусора, корней растений. Далее наносят разметку колышками с указанием расположения свай, ростверка.

Установка опор

Для железобетонных свай заранее подготавливают отверстия с помощью специальной техники или ручного бура. Внутрь ставят арматуру (не менее 4 пучков, связанных двухслойной проволокой), концы которой торчат наружу на 60-70 см. Производят заливку бетона на основе цемента М400 и выше. Винтовые сваи вкручивают так, чтобы их оголовки были выставлены строго на одном уровне.

Устройство ростверка

Металлическую обвязку просто приваривают к оголовкам свай, выдерживая строгую горизонтальность. Для создания заглубленного ростверка подготавливают котлован, дно засыпают слоем щебня в 15 см и более, хорошо трамбуют его. Сверху размещают опалубку, ширина которой должна быть чуть больше толщины стен. Армирование делают в 2 пояса вверху и внизу, используя ребристые прутки с сечением 8-12 мм (горизонтальные и вертикальные). Обязательно связывают их с арматурой свай.

Закладные детали

Прокладывают трубы, вентиляционные продухи. Устанавливают короба для водопровода, электрической сети и других инженерных коммуникаций. Если сделать это заранее, не придется нарушать целостность бетонного монолита в дальнейшем.

Заливка раствора

Бетон заливают послойно, с применением глубинного вибратора. Желательно использовать заводскую смесь, которая обладает наивысшим качеством. Оставляют конструкцию для полной просушки.

Гидроизоляция и утепление

По всему периметру выполняют изолирование и утепление свайного фундамента. Обычно для этой цели применяют экструдированный пенополистирол, мембрану, монтажную пену, влаго- и морозостойкие герметики.

Классификация свай

По методу погружения в грунт:

Сравнительная схема 4 видов свай

• Забивные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью копровых молотов, вибропогружателей, свае-вдавливающих установок.
• Сваи-оболочки, заглубляемы с помощью вибропогружателей с выемкой грунта.
• Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте методом бетонирования скважин.
• Винтовые металлические, вкручиваемые в грунт.

Основное применение в массовом строительстве имеют забивные железобетонные сваи. В ряде случаев допустимо использовать деревянные и металлические стальные забивные сваи.

По способу опоры на грунт:

Сравнение свай по способу опоры на грунт

• Сваи-стойки — опираются на скальные и малосжимаемые слои. Передают нагрузку через пяту сваи.
• Висячие сваи — опираются на сжимаемые слои. Передают нагрузку боковой поверхностью и пятой.

Далее рассматриваются виды свай по типу конструктивного исполнения.

Преимущества и недостатки

1. Монтаж свайного фундамента не займет много времени.
2. Если разметка свайного поля выполнена правильно и был выбран качественный материал, срок службы винтовых свай будет несколько десятков лет.
3. Если вы знаете, как правильно возвести конструкцию, расходов будет минимум.
4. Его можно возвести практически в любой местности и при любом климате, в том числе на болоте или в местах, где всегда холодно.
5. Температура грунта на глубине всегда стабильна, и никак не влияет на установку конструкций зимой.
6. Инженерные коммуникации можно монтировать как во время, так и после постройки фундамента.

1. Свайное поле плохо выполняет свою функцию, если грунт может двигаться горизонтально или набухает. Для определения грунта, нужно проводить геологические исследования.
2. В процессе работы, появляются проблемы с установкой цокольного этажа. Промежуток между сваями необходимо заполнять. Это лишние расходы.
3. Любой материал подвергается коррозии. Здесь все зависит от окружающей среды. Качественные материалы имеют специальные покрытия, чтобы обеспечить защиту на долгие годы. Но они тоже не вечные. А иногда именно такие меры защиты и становятся причиной коррозии. Некоторые грунты могут содержать химические элементы, которые при контакте с защитными материалами могут стать причиной поломки фундамента.
4. Практически невозможно построить в скалистой или каменной местности, даже при наличии специальных машин.
5. Необходимо установить систему водоотведения. Это дорого.
6. Могут возникнуть проблемы при установке рядом с другими домами. Этого можно избежать с помощью специальной техники.

При выборе фундамента необходимо рассмотреть все недостатки существующих вариантов конструкций. Иначе свайный фундамент под дом может стать проблемным. Спрос на свайный фундамент растет каждый год.

Что такое свайный фундамент

Свайный фундамент представляет собой вертикальные опоры, утопленные в грунт. Материал свай бывает разным:

• Железобетон.
• Металл.

Как правило, в верхней части, сваи связывают между собой либо монолитной плитой, либо так называемым ростверком. Верх конструкции и будет основанием для будущих стен.

Сваи могут забиваться в грунт, закручиваться или помещаются внутрь предварительно просверленных в земле отверстий.

Такие опоры – прекрасная замена фундаменту ленточному – более дорогому и трудоемкому варианту. Свайный же фундамент куда равномернее распределяет нагрузку, и если таковой обустроить правильно, то неравномерной усадки в этом случае не будет. В отличие от его ленточного «собрата», где такие явления как растрескивания, вместе с нежелательной неравномерной усадкой – обычное дело.

Кроме того, свайные фундаменты порою единственный вариант для будущего строительства из-за сложного или же подвижного грунта. Более того, сваи еще и укрепляют грунт, исключают его подвижки и лучше держат вес дома (постройки).

Какая классификация лучше всего подходит для частного строительства?

Выбор наиболее подходящего типа свай производится на стадии проектирования. Он определяется параметрами постройки — весом, этажностью, используемым материалом. Кроме того, учитывается тип грунта, условия работы, наличие поблизости построек и прочие факторы.

Сопоставляя имеющиеся исходные данные, приходят к выбору наиболее удобного, эффективного и безопасного вида свай. Обычно предпочтение отдается буронабивным (литым) сваям, которые не нуждаются в забивании и не наносят урон ближайшим зданиям и сооружениям.

В последнее время активно используются винтовые сваи, позволяющие строиться без предварительных земляных работ (допускаются работы на неровном рельефе).

Когда для дома больше всего подходит свайный фундамент?

Сваи тем хороши, что они могут равномерно перераспределять излишнюю нагрузку на разные части конструкции, без ущерба для строения.

При сыпучих и подвижных почвах ленточные и плитные бетонные фундаменты бесмысленны и даже опасны. В этой ситуации рекомендуется строить основу из свай и ростверков. Она защитит дом от повреждений, вызванных движениями почвы.

Плюсы этого типа оснований

Помимо ситуаций, когда стройка ведется на участках с сыпучими и подвижными типам почв, свайно-ростверковый тип фундамента особенно удобен и выгоден при строительстве жилища на склоне холма. В этом случае столбы нивелируют разницу высоты уровня строящегося дома.

Подобранные сваи разной длины позволят без дополнительных затрат сделать основу для постройки на склоне. С одной стороны столбы будут выглядывать из земли чуть-чуть, с другой стороны больше. В целом – их верхушки будут связаны в одно целое горизонтальными соединениями.

Несмотря на то, что дом строится на склоне, тут не нужно никаких дополнительных земляных работ. Экономятся время и затраты на строительство.

При правильном строительстве такого фундамента, дом перенесет возникающие порою люфты под строением. Он будет стоять и зимой, и летом невредимый много лет.

Минусы

Какой и любой другой, свайно-ростверковый тип основания имеет и свои недостатки.

Во-первых, при строительстве такого фундамента очень велика цена ошибки. Неправильно сделанные расчеты могут привести к деформации основы. Поэтому неопытным застройщикам лучше с таким типом оснований не связываться или уже обращаться к профессионалам.

Во-вторых, такие фундаменты следует обязательно утеплять. Ведь дом, в этом случае, почти всегда имеет зазор под полом, между фундаментом и почвой

Важно не просто правильно утеплить, а постараться как-то закрыть нижнюю часть постройки от влияния любых внешних факторов: непогоды, снега и влаги

Еще один недостаток свайно-ростверкового фундамента заключается в том, что с ним нельзя сделать подвал, только подпол. Это небольшое, низкое пространство для хранения чего-либо в нижней части дома, в закрытом промежутке между почвой и полом строения.

В четвертых, при создании такого основания, возрастает степень важности качества изоляции. Чтобы внизу под полом не было гнили, ржавчины

При строительстве нужно тщательней вести изоляционные работы. А это дополнительные финансовые траты.

Еще один минус – такую основу нельзя делать для тяжелого, массивного строения. В остальном это очень выгодный вид фундамента.

Плюсы и минусы свайного фундамента

Итак, мы рассмотрели применение, виды и особенности свайных конструкций и самое время сравнить их с другими типами оснований.

Преимущества:

1. Это самый дешевый тип фундамента;
2. Возможность использования на сильно-подвижных грунтах;
3. Отсутствие объемных подготовительных земляных работ;
4. Быстрота и простота монтажа в ряде случаев;
5. Хорошая несущая способность;
6. Незначительная усадка после монтажа;
7. Возможность возведения в любое время года;
8. Возможность использования только ручного труда при монтаже.

Недостатки:

1. Сложность использования на очень водонасыщенных грунтах (для ж/б свай);
2. Сложность в расчетах несущей способности для очень не стабильных и слабонесущих грунтов, особенно для массивных строений;
3. Нет возможности построить подвал или цокольный этаж;
4. Обязательно использование специализированной техники для больших глубин или при массивных сваях.

В качестве заключения стоить сказать, что при выборе фундамента под строительство дачи или загородного дома, важно учитывать, что каждый вид сваи имеет свои как плюсы, так и минусы, и каждый вид рассчитан на применение в определенных условиях. Если отнестись ответственно к выбору типа свайного фундамента и вида свай, можно не беспокоится о качестве строительного процесса, и избежать лишних расходов и переплат

Плюсы и минусы свайно-винтового фундамента

Для начала давайте рассмотрим основные преимущества использования свайно-винтового фундамента:

• Прочность и долговечность. Практика показывает, что бетонные конструкции разрушаются гораздо быстрее, чем прогнивает металл, а потому свайный фундамент с металлическими опорами выглядит предпочтительнее ленточного или столбчатого основания. К тому же железобетонный фундамент подвержен осадочным деформациям, в то время как свайным опорам такие проблемы не страшны. Практика показывает, что фундамент из свай стоит более 40 лет, не подвергаясь разрушениям.
• Дешевизна и экономия времени. Винтовые сваи устанавливаются прямо на грунт, без выравнивания, а значит, для их установки не требуется проводить земляные работы и рыть котлован. Данное обстоятельство существенно экономит время и деньги, ведь для строительства одноэтажного дома подобную конструкцию можно возвести даже без привлечения специальной техники! Для возведения фундамента не понадобится и специальная установка для заливки фундамента, что также сэкономит время и деньги.

Подсчеты показывают, что возведение свайно-винтового фундамента обходится приблизительно на 30% дешевле, чем строительство других видов несущих конструкций.

Универсальность. Несущая конструкция может быть возведена практически в любых условиях, как на равнинной, так и на гористой местности с имеющимися уклонами. Более того, дом на сваях можно возвести на болотистой местности, и даже в условиях вечно мерзлоты. Там, где многие другие опоры под строительные конструкции возвести просто нереально, сваи прекрасно устанавливаются и выполняют свою функцию на «отлично».

• Всесезонность. В отличие от других видов фундамента винтовые сваи можно устанавливать круглый год, хоть жарким летом, хоть лютой зимой. Данное обстоятельство совершенно не влияет на качество установки и надежность опорной конструкции. Соблюдается данное условие потому, что на глубине погружения наконечника сваи температура всегда стабильна.
• Устойчивость к пучению грунта. Свайные фундаменты прекрасно переносят морозное пучение в периоды промерзания почвы.
• Не требует застывания. Если ленточным и монолитным фундаментам требуется время для схватывания, застывания и набора прочности, то винтовые сваи можно начинать обвязывать буквально сразу после установки.
• Не впитывает влагу. Свайный фундамент не впитывает влагу из грунта, а значит, полы вашего дома всегда будут сухими и никогда не подвергнутся гниению.
• Возможность повторного использования. При необходимости ввинченные сваи можно извлечь из грунта и использовать повторно, уже в другом месте. Таким свойством не может похвастаться ни один другой фундамент!
• Не мешает подводу коммуникаций. Еще одним преимуществом свайно-винтового фундамента является то, что его возведение совершенно не мешает проведению инженерных коммуникаций к дому. Их можно монтировать как до, так и после установки свай.

Не лишена данная конструкция и недостатков, о которых также стоит знать перед началом строительства.

Устанавливается не везде. При всей универсальности рассматриваемой конструкции монтировать свайный фундамент на скалистых и каменистых грунтах не всегда возможно.

• Необходимость дополнительного обустройства подвала. Установка свайного фундамента не предполагает наличия подвала или цокольного этажа, а значит, если вам понадобится данное помещение, его придется строить отдельно.
• Не подходит для многоэтажных зданий. Специалисты не рекомендуют возводить на свайно-винтовом фундаменте строения больше одного этажа, особенно если они выполнены из камня или кирпича.
• Дополнительные затраты на утепление. Мы упоминали о преимуществах наличия пространства между поверхностью грунта и полом дома. Однако зашивка этого пространства потребует дополнительных финансовых вложений.
• Коррозия металла. Необходимо понимать, что металлические сваи с годами подвержены разрушительному действию коррозии. Особенно это характерно для опор, установленных в болотистых местностях и грунтах с высоким содержанием влаги. Чтобы такой фундамент с годами не упал, необходимо приобретать сваи с максимальной толщиной стенок, да к тому же с наличием антикоррозионной защиты. А это дополнительные траты.
• Невозможность монтажа вплотную к другим зданиям. Если вы решили построить террасу или другое строение вплотную к уже существующему дому, свайный фундамент вам не подойдет. Ввинтить такую сваю ни вручную, ни с использованием техники чисто технически невозможно. Более того, ввинчивая сваи вплотную к уже имеющемуся ленточному или столбчатому фундаменту, есть риск нарушить его и спровоцировать разрушение несущей опоры.

Плюсы и минусы свайного основания

У каждого основания имеются плюсы и минусы. Это далеко не универсальный вариант для любого грунта. Не для каждого участка он подойдет. Зато стоит такое основание под частный дом не так дорого, как фундамент плита или заглубленный ниже точки промерзания жб ленточный аналог. В винтовом исполнении опора на сваях обойдется на 30–40%, а в буронабивном – на 20–25% дешевле.

Чтобы такое основание прослужило долго, подготовку его проекта лучше доверить профессионалам. Здесь очень важны тщательные исследования грунта и грамотные расчеты. Необходимо заранее предусмотреть, как поведет себя каждая свая в будущем под нагрузкой. Малейшая ошибка – ростверк и стены на нем поведет сразу же. В результате даже кровля из металлочерепицы или профнастила на крыше будет повреждена, не говоря уж о треснувших перегородках внутри здания.

Пример на забивных сваях

Второй важный момент – это ограничения по весу строения. Тяжелый керамический кирпич или бетон для коттеджа на свайном фундаменте брать точно не стоит. Здесь больше приемлемы каркасные либо пенобетонные технологии. Они позволяют возвести легкие стены, которые простоят на винтовых либо буронабивных опорах долго и без проблем.

И вообще, прежде чем выбирать тип основания под свой дом, следует тщательно изучить, что такое СИП-панели, кирпич, брус, бревно, газо- и пеноблоки со всеми их характеристиками и плюсами с минусами. Вес стройматериала стен сильно влияет на выбор вида фундаментного основания.

Обвязка винтовых свой ростверком

К верхней части труб приваривают оголовки и обвязывают ростверком. Эта конструкция должна располагаться на высоте 0,5-0,7 м от земли.

Для выполнения этой работы подходит несколько видов строительных материалов: железобетон, деревянный брус и металлический швеллер. Каждая технология обладает преимуществами и недостатками.

Технология обвязки различными материалами

При обвязке железобетоном по всему периметру монтируют съемную опалубку. Внутри сооружают армирующий каркас из рифленой арматуры и связывают его с опорами. Конструкцию заливают бетонным раствором. Преимуществом железобетонной обвязки является высокая несущая способность. По такой технологии строят кирпичные дома.

При обвязке сооружают армирующий каркас.

Для металлического ростверка к оголовкам с помощью сварного шва крепят швеллер. Такая конструкция уступает железобетону в прочности, но экономит время и средства.

Бревна соединяются в полдерева. Такая технология подходит для срубов и каркасных домов.

Минусы из-за ошибок при производстве свай

Рассматривая свайную конструкцию фундамента более детально, следует начать это делать с самого малого элемента такой конструкции – сваи. Еще в производстве могут быть допущены некоторые ошибки, которые зачастую приводят к невозможности установить качественную конструкцию:

1. В процессе изготовления сваи часто не берут в счет расчёт динамические усилия, которые возникают в процессе забивки свай в грунт. Вследствие этого производятся сваи, которые подвержены разрушению во время возведения конструкции.
2. Еще одной ошибкой становится неправильно назначенный класс бетона для изготовления элемента фундамента. Помимо того, что изготовленные с таким недочетом сваи не всегда могут быть вмонтированы в грунт без повреждений, они со временем разрушаются самопроизвольно. Это происходит по той причине, что структуре бетона характерно иметь собственное напряжение и, если класс такого материала выбран неправильно, то в последующем будут образовываться микротрещины, что повлечет за собой деформацию всего фундамента.
3. Неправильные расчеты количества необходимой арматуры и нагрузок на нее. Эта ошибка не так страшна, как предыдущая, хотя тоже имеет влияние на прочность свай.

Основные этапы изготовления опор для свайных фундаментов

По способу производства опор фундаменты различаются на такие типы:

• буронабивные;
• забивные;
• винтовые.

Буронабивные опоры изготавливают непосредственно на строительной площадке. Основные технологические этапы:

1. Бурение скважин.
2. Устройство обсадной трубы.
3. Монтаж армирующего каркаса.
4. Заливка скважины бетонным раствором.

Забивные сваи по материалу, из которого они изготовлены, делятся на виды:

• железобетонные;
• металлические;
• деревянные.

Железобетонные забивные столбы отличаются высокой несущей способностью и продолжительным сроком службы (более 100 лет). Армирующий каркас предает конструкции повышенную жесткость и улучшает эксплуатационные характеристики. Такие изделия используются в хозяйственном и промышленном строительстве.

Технологический цикл производства выглядит следующим образом:

1. Стенки металлоформы обмазывают специальным составом, который уменьшает сцепление металла с бетоном.
2. Арматурные каркасы укладывают в отсеки и фиксируют в посадочных гнездах.
3. Заполняют заводскую опалубку бетонным раствором.
4. Уплотняют жидкий материалом посредством вибрирования металлоформы.
5. Помещают заготовку в сушильную камеру, где под действием высоких температур смесь быстрее затвердевает.
6. Готовые конструкции вынимают из формы и отправляют на контроль качества.

Отличие технологии изготовления ж/б опор с предварительным напряжением

• арматурный каркас растягивают с помощью домкратов;
• заполняют форму бетоном;
• выжидают частичного затвердевания смеси;
• ослабляют натяжение домкратов, после чего каркас принимает сходную форму и дополнительно уплотняет бетон.

Таким образом материал получает максимальную плотность.

Конструктивным отличием винтовых сваи является наличие лопастей и металлического заостренного наконечника. Благодаря такой форме изделия ввинчиваются грунт, дополнительно уплотняя почву и повышая несущую способность основания.

Винтовые сваи по материалу изготовления различаются на типы:

• металлические стержни;
• железобетонные винтовые столбы.

Технологические этапы для производства винтовых свай:

1. Нарезка труб на отрезки нужной длины.
2. Изготовление наконечника. Нижний элемент может быть литым (изготавливают из тела трубы) или сварным (приваривают готовый конус к стержню).
3. Изготовление винтового элемента из листовой стали толщиной 4-6 мм. Заготовке придают нужную конфигурацию с помощью пресс-формы.
4. Приваривание лопасти к телу трубы.
5. Вырезание технологических отверстий в верхней части трубы, которые в процессе монтажа свай послужат для фиксации ворота.
6. Обработка специальным антикоррозийным покрытием.
7. Контроль качества.

Возможно несколько технологий для создания антикоррозийной защиты:

• горячее оцинкование;
• холодное оцинкование;
• нанесение полимерного состава;
• окраска грунтовкой;
• нанесение битумно-полимерной мастики.

Оборудование, которое применяется на производстве винтовых свай:

• фрезерные станки,
• индукционные печи,
• гидравлические пресс и т.д.

Железобетонные винтовые сваи выгодно отличаются повышенной несущей способностью, стойкостью к коррозийным процессам и продолжительным сроком службы (100–150 лет).

Основные этапы производства:

1. Монтаж арматурного каркаса.
2. Обмазка стенок формы специальным составом, которые предотвращает схватывание металла с бетоном.
3. Устройство стального каркаса в форме.
4. Заливка бетонной смеси.
5. Уплотнения раствора посредством работы виброоборудования.
6. Выдерживание заготовки в сушильной камере до полного затвердевания.

Деревянные опоры производят на деревообрабатывающих предприятиях из твердых пород древесины:

• лиственницы,
• дуба,
• сосны и т.д.

О производстве винтовых свай расскажет видео:

Свайный фундамент – плюсы и минусы

В числе преимуществ свайного фундамента можно выделить:

• исключение риска просадки здания вследствие пучения почвы или подтопления. Сваи опираются либо на твердый грунт, либо имеют рифленую поверхность, что позволяет им передавать нагрузку от здания через боковые стенки на почву;
• применимость практически на всех видах грунтов. При этом фундамент будет обладать надежностью, устойчивостью и отличной несущей способностью. Использовать свайный фундамент показано даже в регионах с высокой сейсмической активностью. Все благодаря тому, что сваи устойчивы к сгибающим и выталкивающим воздействиям;
• сокращение трудоемкости выполнения работ;
• снижение расхода бетонной смести и армирующего металла;
• существенное снижение объема земляных работ, за счет отсутствия необходимости рытья траншеи или котлована. Этот факт позволяет также обойтись без вывоза вынутого грунта или его складирования, а также без обратной засыпки;
• возможность отказа от выполнения «мокрых работ» при использовании стальных или железобетонных свай заводского производства;
• сокращение временных расходов на постройку основания;
• отсутствие ограничения на время проведения работ. Свайный фундамент можно обустраивать в любое время года, в т.ч. зимой. Данный вид фундамента рекомендован для применения в северных регионах России;
• экономичность обустройства. Особенно в сравнении с ленточным и плитным типами фундаментов.

В числе недостатков стоит выделить следующие:

• сложность подведения коммуникаций;
• невозможность устройства подвала под домом на сваях;
• необходимость тщательного расчета и проектирования свайного поля. Как правило, этот вид работ поручается специалистам, что приводит к дополнительным затратам;
• необходимость сооружения ростверка или ростверковой плиты;
• сложность изготовления цоколя;
• необходимость привлечения техники для установки свай, их доставки и разгрузки.

Инъекция и обработка свай

Так как стальная свая полая, даже с герметичным наконечником и оголовком она может покрыться влагой изнутри. Чтобы избежать этого, обычно столб изнутри заполняют бетоном, здесь может использоваться:

• Пескобетон М300 или М400.
• Товарный бетон, который заливается через воронку.
• Сухая смесь, что превратится в цемент только при контакте с влагой.

Помимо того, что бетон защитит от влаги, он еще и повысит прочность столба, особенно если у того тонкие стенки (3–4 мм). Ведь нагрузка сильна — влияет пучение почв, движение подземных вод, агрессивность сред и влияние особенностей местности.

Также от коррозии защитит холодное или горячее цинкование, которое не решит проблему полностью, но может поддержать общую защиту снаружи. Дополнительно с классической антикоррозийной обработкой могут использоваться:

• Стеклопластик, наносящийся на холодный цинк, увеличивающий устойчивость на 350–500 лет благодаря полной устойчивости электрохимической коррозии.
• Полиуретановая эмаль с ресурсом в 30–75 лет, которой покрывают подлодки и ледоколы.
• Двухкомпонентная эпоксидная или полиуретановая эмаль, наносимая на уже сделанный антикоррозийный слой. Ресурс устойчивости — минимум 100 лет.
• Порошковые краски, защищающие на 15–30 лет.

Винтовые сваи — отличный выбор для свайного фундамента многих мало- и крупногабаритных построек. Они крепкие, устойчивые, их легко устанавливать, а прослужат они долго, особенно если их правильно укрепить и защитить. Обо всем этом подробно рассказывается здесь, поэтому найти качественные винтовые сваи будет нетрудно.